Hexakopter HR6, PT6 und Quadrokopter X650 mit APM Autopilot Mega 2.5

APMCopter Seite 3
13.07.2013 APMCopter X650 V3.0.1 kleines Beispiel einer automatischen Mission über Schalter. automatischer Start, einen Wegpunkt anfliegen, 30 sec. warten, zurück zum Startplatz und landen.
Home und Wegpunkt 5 liegen übereinander Das ist die gesamte Command Liste für den Flug
15.07.2013 zweites Beispiel einer automatischen Mission über Schalter. Video aus der Sicht der Bodenkamera aus der Sicht der montierten GoPro3
Die Mission die Command Liste für den Flug
18.07.2013 Hier ein Video mit einer Drehung am Wegpunkt (LOITER_TURN).
21.07.2013 APMCopter 3.0.1 X550 Stabilitätstest geflogen in "Altitude Hold"
27.07.2013 APMCopter X600 Hexa mit brushless Direct Drive Gimbal der Sammlung hinzugefügt. 29.07.2013  AC3.1 preview auto Takeoff, CONDITION_YAW = 240 Grad, einen Wegpunkt anfliegen, drehen (Loiter_Turn), 45 sec Loiter, weitere Wegpunkte, zurück zum Startplatz und automatisch landen aus Sicht der GoPro3
APM Autopilot Suite Hardware — Firmware — Software — Community APMCopter APMPlane APMRover 
to be continued 
Anschlußbelegung APM ArduPilot Mega 2.5
Optical Flow Sensor P Optical Flow Sensor P Camera Pitch A11 Camera Roll A10 Motor LED 6 /Cam Shutter A9 Motor LED 5 / Analog RSSI A8 Motor LED 4 / Arm A7 Motor LED 3 / GPS A6 Motor LED 2 / Buzzer A5 Motor LED 1 A4 Optical Flow Enable A3 AttoPilot Strom A2 AttoPilot Spannung A1 Sonar A0
3DR Radio Buchse
USB-Buchse
8  7  6  5  4  3  2  1 Outputs
s + -
Inputs 8  7  6  5  4  3  2  1
- + s
I2C PWR
GPS
So sieht der Optical Flow Sensor die Welt. Man sollte überprüfen, ob das Objektiv richtig fokussiert ist. (Meine waren es nicht) Dazu kann man den “Videostream” des Sensors mit dem simple Viewer anzeigen und dabei das Objektiv scharf stellen.
hier die Ausgaben des digitalen Ausgangs mit dem beiliegenden Testprogramm. Das sind auch die Informationen die der ArduPilot Mega bekommt.
05.12.2012 Ich war in den letzten Tagen so damit beschäftigt zwei Hexakopter und einen Quadro aufzubauen, dass ich eigentlich keine Gelegenheit gefunden habe damit auch mal zu ausgiebig fliegen. Ich war immer nur kurz in der Luft um die PID Parameter anzupassen. Das muss man auch, weil die default Parameter sich auf einen leichten Quadro mit kleinen Motoren beziehen. Heute regnet es nicht und der wenige Schnee ist auch schon geschmolzen, also Mütze auf und raus. Das Höhe Halten mit dem Sonarsensor ist verblüffend. Man steigt auf seine gewünschte Höhe und legt den Höhenschalter um und der Copter steht genau auf dieser Höhe. Auch bei wildem hin und her fliegen bleibt er fast zentimetergenau auf dieser Höhe. Ich habe spaßeshalber einen großen Karton auf die Wiese gelegt. Wenn man darüber fliegt, steigt der Copter um die Kartonhöhe um dann wieder seine eingestellte Höhe einzunehmen. Sieht lustig aus. Der Karton hilft auch dem Optical Flow Sensor. Er hat dann einen Kontrast zur Wiese und kann den Copter dort “festkrallen”. Bei ausreichendem Kontrast des Untergrundes (eine grüne Wiese reicht hier nicht aus) funktioniert Position Hold ohne GPS nur mit dem  Optical Flow Sensor sehr gut. Zum GPS: Ich verwende ein modernes LEA-6H GPS Modul, die Update Rate ist auf 4 Hz eingestellt. Bevor ich den ArduCopter auf den Boden stellen kann, leuchtet die blaue Led dauerhaft und zeigt einen GPS Fix an. Zwischen den Häusern werden fast immer 9 Satelliten gefunden. Schaltet man auf GPS Hold (Loitern beim ArduCopter) bleibt der Copter in einem Umkreis von 2 bis 3 Metern am Himmel stehen. Das ist in Ordnung. So, für heute bin ich durch gefroren aber sehr zufrieden mit den Ergebnissen.
plischka.at  hexakopter.de  hexrotor.de
MIT UNSEREN MIKROKOPTERN KANN IHRE KAMERA FLIEGEN
Verbindungen vom MK-Basis Modul zum  ArduPilot Mega MK-Basis J16 auf A7 (Powerleds) MK-Basis J17 auf A9 (Kameraauslösung)
- + s
Inputs Sender Graupner mx-20 Empfänger GR24 Summensignal CH in MP Funktion auf mx-20 IN1 Throttle Gas IN2 Roll Roll IN3 Pitch Nick IN4 Yaw Yaw IN5 Stab/Hold/Pos Modes SW 5 IN6 CH6 opt CH6 opt Poti CTRL 6 IN7 CH7 opt RTL SW 3 IN8 CH8 Nick Poti CTRL 7
Das sind die Einstellungen für den Kamerahalter. Nick wird über IN8 (CH8) voreingestellt und automatisch vom ArduPilot Mega ausgeglichen. Roll hat keine manuelle Verstellung, wird aber auch vom ArduPilot Mega ausgeglichen Einfach gesagt: automatischer Nick und Rollausgleich mit Nickvoreinstellung
Outputs Beispiel Quadro Plus 1 rechter Motor 2 linker Motor 3 vorderer Motor 4 hinterer Motor
Das ArduPilot Mega Power Modul Mit dem Power Modul wird der ArduPilot Mega 2.5 mit einer sauberen und gefilterten Spannung aus den LiPo Akkus versorgt. Das Power Modul  hat eine Strom und Spannungsmessung eingebaut und wird über ein 6-pol. Kabel über die PWR Buchse mit dem ArduPilot Mega 2.5 verbunden. Es verfügt über einen switching Regulator mit einer Ausgangsspannung von 5.3V und kann maximal  2.25 A bei 4s liefern. Die Anzeige von Strom, Spannung und Restkapazität erfolgt im Mission Planner, auf dem OSD oder auf der ArduStation Specifications:     Max input voltage: 18V     Max current sensing: 90A     Voltage and current measurement configured for 5V ADC     Switching regulator outputs 5.3V and 2.25A max     6-pos DF13 cable plugs directly to ArduPilot Mega 2.5's 'PWR' connector
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Das Gehäuse für den ArduPilot Mega 2.5+ wird mit Doppelklebeband auf die Grundplatte geklebt. Durch die kleinere GPS Befestigungsplatte bleiben alle Anschlüsse der Boards erreichbar. Verwendet wird hier auch das LEA-6H GPS Modul.
Vor der Montage des Sonarsensors und des Optical Flow Sensors sollte man sich ein paar Gedanken über eine vibrationsfreie Befestigung und eine einstreusichere Verkabelung machen. Der Sonarsensor arbeitet mit sehr hohen Stromspitzen und würde die Versorgungsspannung des ArduPilot Mega Boards stören. Er muss eine eigene Spannungsversorgung bekommen oder über ein Lowpassfilter versorgt werden. Auch die Einstreuungen von den Leitungen der Regler verfälschen das Sonarsignal recht stark. Am besten verwendet man anstelle des Analogausgangs den digitalen I²C Ausgang des Sensors. Das Messergebnis ist wesentlich präziser, weil kein Analog-Digital Wandler das Signal verfälscht.
Das MK-Basis Modul gibt es jetzt auch in einer speziellen APMCopter Ausführung, da hier die Ansteuerung der Powerleds nicht über Transistoren sondern direkt vom ATMEGA2560 mit 5V TTL Pegel erfolgt.
Der ArduCopter HR6 mit dem neuen Kamerahalter. Ein Traum aus Kohlefaser und Aluminium.
28.04.2013 Randy hat die Version APMCopter 3.0.0-rc1 für den Autopilot APM 2.5 und PX4 freigegeben. Es hat sich einiges getan, die ReleaseNotes findet Ihr auf github.com. Hier zeigt unser “Lead Tester” Marco zwei Videos, geflogen mit der neuen Firmware für APMCopter V.3.0.0-rc1. The "expensive multirotor flight system" killer! Loiter in a strong crosswind  Hier ist noch ein Video von Marco welches die Lageregelung an die Grenzen bringt. 11.05.2013 Und ein Video von mir Test Höhenregler APMCopter. Trotz starker Beschleunigung wird die Höhe perfekt gehalten. 17.06.2013 APMCopter V.3.0.0-rc6 ist draußen
13.05.2013 alles muss raus - das gilt auch für den Kompass Ich habe mich in den letzten Wochen intensiver mit dem Kompass beschäftigt. Ein exakt funktionierender Kompass ist extrem wichtig für alle autonomen Missionen und Aktionen. Im einfachsten Fall ist es das Loitern, also in fester Höhe auf einer fixen horizontalen Position stehen bleiben. Die Software kann diese Position im dreidimensionalen Raum sehr genau berechnen. Das GPS-Signal ist durch Refraktion, Dämpfung und Reflexion immer leichten Schwankungen unterworfen, darauf haben wir mit einfachen Mitteln keinen Einfluss. Einen sehr großen Einfluss beim Loitern, Wegpunktfliegen.. hat aber der Kompass. Genau dieser ist aber das “Stiefkind” bei unseren Copterkonstruktionen. Er liegt irgendwo im verborgenen, zwischen Eisenschrauben und einer Unmenge von Kabeln und HF-Sendern (Telemetrie, Video, Duplex-Empfänger). Extrem starke Magnetfelder vom Akku und den Reglerzuleitungen erzeugen Abweichungen von über 100 Grad. Damit kann unser Copter keine Position halten und keinen Wegpunkt ordnungsgemäß anfliegen. Was kann man machen? Ganz einfach - der Kompass muss aus dem Elektrosmog raus. DJI hat es schon vor Jahren vorgemacht, dort ist der Kompass und das GPS von der restlichen Elektronik abgesetzt. Beeindruckende Videos von DJI Coptern zeigen, dass sie damit richtig liegen. Aber das kann unser APMCopter nun auch und er kann es mittlerweile noch besser. Die folgende Vorgehensweise führt uns an Ziel. Sie werden Ihren Copter nicht mehr wiedererkennen.  :) Der Kompass, in unserem Fall ein Honeywell HMC5883L 3-Achsen Magnetometer wird extern auf einen Mast montiert. Im Idealfall sollten wir etwa 10 bis 15 cm Abstand von der Hauptstromverkabelung erreichen. Der HMC5883L hat ein digitales I²C Interface und wird über vier Leitungen mit dem APM 2.5 oder PX4 Board über einen DF13 Stecker verbunden. Auf dem APM muss noch die I²C/Compassbrücke getrennt werden. Damit wird der interne Kompass abgeschaltet und der externe HMC5883L wird benutzt. Die Funktion “Compass Autocalibrierung” bitte ausschalten. Jetzt muss der Kompass sorgfältig manuell kalibriert werden. Anschließend muss die Funktion “compassmot” über das CLI mit äußerster Vorsicht durchgeführt werden. Die Motore werden mit den Propellern auf ihre maximale Drehzahl über den Sender gebracht. Der Strom über das Power Modul oder die throttle Stellung wird mit der dazugehörenden Kompassabweichung geloggt. Die Abweichung wird unter “COMPASS_MOT_X, Y,Z” im EEPROM eingetragen und zur Kompasskorrektur benutzt. Im Idealfall beträgt die Abweichung 0. Daran sehen wir, dass wir den Kompass weit genug entfernt montiert haben. Übrigens, die Leitungen von den Reglern zu den Motoren sind relativ unkritisch. Das dort fließende Drehfeld erzeugt für den Kompass nur ein “Weißes Rauschen”. Er verfälscht den Anzeigewert nicht, führt aber ab einer gewissen Stärke zu einer  “Taubheit” des Magnetometers. Moderne Regler oder Reglergruppen haben eine Abschirmung aus Aluminium. Alu dämpft die EMF Strahlung, lässt aber das Erdmagnetfeld ungehindert durch. Beim X650 beträgt die Abweichung des Kompasswertes durch die laufenden Motore trotz sehr sorgfältiger ausgeführter verdrillter Verkabelung: COMPASS_MOT_X 48.033 COMPASS_MOT_Y -381.928 COMPASS_MOT_Z 95.22 Das entspricht einer Vektorlänge von 396, entsprechend 120 % magfield.(Vektor=WURZEL(X^2+Y^2+Z^2)). Das ist sehr schlecht, damit haben wir den Kompass praktisch ausgehebelt. Außerdem erhöht sich die Abweichung noch durch Beladen des Copters (Kamera, Videosender..) Wird der Kompass auf einen 120 mm hohen Mast montiert erhalten wir diese Werte: COMPASS_MOT_X 0.261 COMPASS_MOT_Y -3.457 COMPASS_MOT_Z -10.204 Das entspricht einer Vektorlänge von 10,77, entsprechend 3 % magfield. Ein beeindruckendes Ergebnis. Damit ist das "toiletbowling" weg. Das ist der Effekt, dass der Copter bei GPS Hold zunächst kleine Kreise zieht die immer größer werden und dann zum Ausbrechen des Copters führen.
18.04.2013 Das ist der X650 mit dem neue brushless Gimbal für die GoPro 3. Er fliegt zunächst mit dem APM 2.5 und soll als Basis für die PX4 Versuche dienen. Es ist ein leichter Quadro (1250 Gramm) und besteht bis auf das Landegestell aus Carbon. Die Motore sind sehr flache 4215er mit nur 650 KV und je 230 Watt Dauerleistung, das sind fast 1 kW Gesamtleistung. Der X650 wird mit 4s Akkus mit einer Kapazität von 2000 mA/h bis 6000 mA/h geflogen.
rechts: die Halterung für den Sonarsensor
rechts: der Sonarsensor von unten gesehen In dem schwarzen Kästchen ist das MK- Basismodul und außen die Heckled.
So sieht der X650 mit dem externen Kompass aus.
18.05.2013 Hier ein Video mit dem externen Kompass  APMCopter X650 mit V3.0.0-rc2 - Loiter Modus - Höhe und Position halten Das ist schon sehr perfekt.
APMCopter.de
03.06.2013 Das ist auch eine feine Lösung: Das 3DR GPS uBlox LEA-6 mit Honeywell HMC5883L Compass
12.06.2013 APMCopter empfängt russische Satelliten. Nachdem in den letzten zwei Wochen immer wieder Probleme beim Empfang von NAVSTAR-GPS Satelliten aufgetreten sind, war es an der Zeit das russische GLONASS GPS auszuprobieren. Für unsere Copter und Mikrokopter verwenden wir ein LEA-6H GPS Modul von u-blox. Es empfängt zur Zeit nur die amerikanischen NAVSTAR-GPS Satelliten. Per Firmwareupdate kann später das europäische Galileo verwendet werden. Das LEA-6N empfängt GPS mit QZSS  und GLONASS, ist aber leider nicht lieferbar. Ein Geheimtipp ist das “Navilock Engine Modul NL-662ETTL GLONASS”.  Es arbeitet mit dem u-blox6 GLONASS Chipsatz UBX- G6000-BT und kann gleichzeitig NAVSTAR-GPS und  GLONASS empfangen.  Ich habe nur das Dynamikprofil auf Pedestrian und Min SV Elevation von 5 Grad auf 8 Grad eingestellt. Min SV Elevation ist die Minimalhöhe der vom GNSS-Empfänger zu berücksichtigenden Satelliten über dem Horizont. Bei 8 Grad werden die besonders tief stehenden Satelliten die ohnehin nur verrauscht angekommen ausgeblendet. Im Pedestrian Profil wird die Position gefiltert, so dass Ausreißer von mehreren Kilometern ausgefiltert werden. Zum Ergebnis: Gestern bin ich nur “GLONASS only” geflogen, das ist die default Einstellung des Navilock Moduls. Damit ergeben sich keine Unterschiede zum LEA-6H. Zwischen den Häuser werden auch nur 6 Satelliten gefunden. Die Navigation ist in Ordnung, aber nicht perfekt. Der entscheidende Versuch steht aber noch aus: NAVSTAR-GPS plus GLONASS. Damit sollte ich die Zahl der sichtbaren Satelliten drastisch erhöhen und die GPS Genauigkeit steigen. 13.06.2013 Beide Satellitensystem lassen sich nicht gleichzeitig empfangen. Also müssen wir doch auf das LEA-6N oder das LEA-7 warten, beide sollen im Herbst verfügbar sein. Andererseits ist das Navilock NL-662ETTL Modul eine sehr gute Alternative zum LEA-6H mit dem sich wahlweise beide Satellitensysteme empfangen lassen.
Die Alternative zum Powermodul ist ein Voltage and Current Sensor. Den gibt es in Ausführungen von maximal 90 A oder 180 A. Der Sensor stellt eine Strom und Spannungsmessung zur Verfügung Für die 5V Spannungsversorgung der APM 2.5 Platine kann man ein hochwertiges BEC im Alugehäuse verwenden.
Mittlerweile habe ich alle Copter mit einem externen Compass bestückt. Bei dem X550 mit dem PX4 Board lohnt es sich aber bei einem Fehler von 6% nicht. “compassmot” zeigt bei fast allen Coptern nur noch einen Fehler von 1% an.